近日，卢展、王从阳、朱少林、朱守飞等人发表题为“In Mn, Fe, Co, Ni-”的综述文章，总结了锰、铁、钴、镍3D金属催化的最新进展。 有机合成领域的重要研究进展，重点关注这些催化剂在涉及金属有机中间体的反应中的独特优势及其背后的机理，并展望3D金属催化未来的发展趋势、机遇和挑战。
背景介绍：
过渡金属催化剂在合成化学中有着广泛的应用，在活化方式和选择性控制方面具有明显的优势。 但目前过渡金属催化剂仍以稀有贵金属为主，不符合化学可持续发展的要求。 因此，开发廉价、高产率的过渡金属催化剂替代稀有贵金属催化剂具有重要的科学价值和现实意义。 过渡金属主要位于元素周期表第四周期第一过渡系。 它们的配合物通常具有较低的晶体场分裂能，并且易于形成开壳电子结构。 催化反应中可能会发生自旋交叉现象。 ，这使得它们的催化性能与通常存在于闭壳电子结构中的贵金属催化剂显着不同。 因此，发展高产率金属催化不仅可以在某些方面替代贵金属催化剂，还可以丰富过渡金属催化的活化模式，开发新的催化策略，以解决该领域长期存在的挑战性问题。
本文要点：
本文综述了Mn、Fe、Co和Ni四种典型3d金属催化有机合成反应的最新研究进展，重点讨论了这些3d金属催化剂与其他催化剂相比表现出明显优势的反应类型。 此外，使这些3D金属催化剂表现出独特性能的机制是本文的另一个重点。
1. 锰催化有机合成反应
锰在地壳中含量丰富，具有良好的生物相容性，且价态丰富。 它广泛用作氧化反应中的试剂或催化剂。 然而，涉及Mn-C物质的金属有机催化体系长期以来一直被忽视。 自2013年开发出广泛适用的锰/碱催化体系以来，锰催化的CH键功能化反应发展迅速。 本节主要选取近年来锰催化的两类典型反应进行介绍：1）CH键功能化反应； 2）不饱和烃的加氢芳基化反应。
2. 铁催化有机合成反应
铁作为地壳中含量最丰富的过渡金属元素，具有价格便宜、生物相容性好的特点。 它已逐渐成为最受关注的过渡金属催化剂之一。 铁原子的小半径以及可变的氧化态和自旋态赋予铁配合物催化剂独特的反应性和选择性。 近年来，一系列新型铁催化剂和各种新型铁催化反应相继问世，人们对铁催化剂配体作用的认识也不断加深。 所有这些发展都给这个传统领域带来了新的机遇。 本节主要介绍四类典型铁催化反应的最新重要进展：1）交叉偶联反应； 2）CH键官能化反应； 3）不饱和烃的氢金属化反应； 4）不饱和碳烃的金属化反应。
3. 钴催化的有机合成反应
与4d和5d金属配合物催化剂相比，钴配合物催化剂更容易发生单电子氧化还原过程，这给钴催化剂带来了新颖独特的反应活性和选择性。 近年来，多种新型配体的出现，使得钴配合物催化剂在有机合成中的应用越来越广泛，并在许多反应中表现出独特的优势。 本节主要介绍四类典型的钴催化反应： 1）CH键功能化反应； 2）CC键偶联反应； 3)环化反应； 4）不饱和烃的加氢反应。
4.镍催化有机合成反应
镍作为一种常见、高产率的金属催化剂，具有以下独特性能：具有从Ni(0)到Ni(+4)多种稳定的氧化态，可以进行单电子或双电子氧化加成，还原电位低，β-H消除过程缓慢。 这些特性使镍催化剂表现出丰富而独特的催化性能。 近年来，镍催化有机合成领域，特别是涉及C(sp3)的偶联反应取得了大量的研究成果。 本节重点介绍镍催化以下四个领域的研究进展：1）氧化还原-中性交叉偶联反应； 2）还原交叉亲电偶联反应； 3）镍/光氧化还原催化和镍/电催化反应； 4）烯烃的串联偶联反应。
总结与展望：
本文综述了近年来开发的以Mn、Fe、Co、Ni为中心金属的新型催化剂及其催化的有机合成反应。 在越来越多的重要反应中，这些3D金属催化剂表现出优异甚至不可替代的催化性能，其中一些具有良好的实用价值，有望应用于工业生产。 此外，深入的机理研究正在逐步揭示这些优势催化剂的本质：第一过渡金属较小的离子半径及其配合物的开壳电子结构对其催化性能有显着影响，这也是其催化性能的原因。 根本原因是不同于传统的4d或5d金属催化剂。
利用丰富的3D金属替代稀缺的贵金属作为催化剂是合成化学发展的必然趋势。 然而，目前许多3D金属催化剂仍然存在催化效率低、对水和氧敏感等缺点。 因此，开发适合3d金属的新型配体，发现新的3d金属催化反应，深入理解3d金属催化反应机理，特别是揭示电子自旋态对其催化性能的影响以指导催化剂的设计，是当前亟待解决的问题。该领域的未来领域。 研究的重点。
文章详情：
锰、铁、钴、镍-
李路杰#、何宇丽#、杨#、郭军#、展露*、王*、朱*、朱守飞*。
通过 DOI 引用此内容：
10.31635/.023。
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